星载大型反射面天线主动振动抑制建模分析方法

为研究抑制星载大型反射面天线的在轨振动,文章给出一种基于压电材料的天线臂主动振动抑制建模分析方法。该方法基于整星刚柔耦合动力学模型,通过将压电材料的应力等价为内力矩,应变等价为位移差分,获得卫星动力学、振动抑制与姿态控制的解析式耦合计算模型,进而预测振动抑制后的天线振动传递特性和响应。以某带大型反射面天线的卫星为例,分别从压电材料布局和计算边界条件角度给出主动振动抑制的时域、频域分析结果,并进行对比。分析结果表明:文章所提出的方法能够实现压电材料在天线臂上的布局优化以及获知天线臂主动振动抑制效果。

大型反射面天线表面精度的全息测量方法

表面精度是反射面天线重要性能指标之一,对天线增益、波束宽度和旁瓣等有直接影响,为了将反射面天线表面误差调整到尽可能低的水平,需要精确测量反射面天线的表面精度。本文系统总结了大型反射面天线表面精度全息测量方法,包括远场全息测量方法、近场全息测量方法和相位恢复全息测量方法。论述了各种测试方法的基本原理、特点及其应用的局限性。为地面站系统工程师选择最佳的大型反射面天线表面精度现场测量方法提供参考。

大型双反射面天线指向误差评估算法

针对天线变形耦合影响指向误差评估精度的问题,提出基于几何光学的大型双反射面天线指向误差评估算法。通过建立变形反射面天线的最佳吻合抛物面、偏移副反射面以及馈源在基坐标下的数学模型,计算反射面辐射区间并确定指向误差权重因子,最终建立天线的指向误差评估模型。为验证算法的正确性,应用该模型对一座在建70 m天线的多组虚拟变形工况进行指向误差评估,其结果与现有波束偏移因子算法以及电磁仿真算法的评估结果进行对比,结果表明,该模型评估的指向误差结果与电磁仿真算法以及波束偏移因子算法的评估结果吻合,所提算法正确。该算法为分析天线变形耦合对指向误差评估精度的影响提供了理论依据,在一定程度上提高了天线的指向误差评估精度。

从远场方向图反推天线面板调整量

针对大型分块反射面天线面板调整次数多、效率低的问题,提出了一种从天线远场方向图反推出面板调整量进而快速调整的方法。应用物理光学(physical optics,PO)法建立了表面节点位移与远区电场的线性关系,将面板调整向量与远区辐射场强用线性方程组联系起来。利用奇异值分解(singular value decomposition,SVD)法求解线性方程组得调整向量,从而实现由方向图反推调整量的目的。对某工程案例进行了分析计算,给出了相应的数据与曲线,证明了所提方法的有效性,为大型天线反射面板的精确调整提供了指导。

一种大型全可动反射面天线的轻量化创新设计

针对110m超大口径全可动高精度反射面天线自重与造价的问题,本文提出了一种全新的设计方案,与常规方案相比,自重、驱动功率与造价可分别降低1/2,2/3与1个量级.首先,提出了超轻的预应力索-桁结构代替传统笨重的刚梁背架结构.其次,提出了新型并联伺服机构代替传统的方位-俯仰扫描机构.再者,基于模块化的设计思想建立了与创新结构相适应的优化模型.最后,将提出的方案应用于数值算例和某26 m口径的实际天线中,得出的结果验证了方案与方法的正确性与有效性.同时,该方案对其他装备设计也有一定的参考价值.